第02讲 杠杆（杠杆平衡条件应用） -2022-2023学年苏科版物理九年级上册

第02讲 杠杆 杠杆平衡条件应用 [学习目标] 1. 探究杠杆平衡的条件 2. 会用杠杆平衡式解决问题 3. 会分析杠杆平衡问题 杠杆的平衡条件 1. 杠杆的平衡是指杠杆静止不动或_______转动。 2. 杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即数学表达式为__________。 3. 从杠杆的平衡可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越长，力就越___；力臂越短，力就越____。计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位也要统一。 要点一、杠杆平衡条件 杠杆在动力和阻力的作用下保持静止或匀速转动，我们就说杠杆平衡了。 　　动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写为：F1L1= F2L2 　　注意：这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。 要点二、探究杠杆平衡条件 【实验目的】：探究杠杆平衡的条件 【实验器材】：带刻度的均匀杠杆、铁架台、弹簧测力计、钩码和细线等 【实验步骤】： 1． 把杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是方便直接在杠杆上读出力臂值。（研究时必须让杠杆在水平位置平衡后，才能记录实验数据） 2． 将钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡。 3． 所需记录的数据是动力、动力臂、助力、助力臂。 4． 把钩码挂在杠杆上，在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆，重复实验记录数据，需多次改变杠杆所受作用力大小，方向和作用点。（多次实验，得出普遍物理规律） 【实验结论】：杠杆的平衡条件是：当杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，若动力和阻力在支点的异侧，则这两个力的方向相同；若动力和阻力在支点的同侧，则这两个力的方向相反。 【误差分析】： 1． 使用时，弹簧测立计并没有竖直向上，造成力臂不在杠杆上变小，偏大。 2． 使用前，杠杆并没有调节到真正的水平平衡，让杠杆自重产生了对实验结果的影响，而出现误差。 要点三、杠杆平衡态问题分析 注意点：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。(如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。) 要点四、杠杆中最小力的问题 一找支点、二画线、三连距离、四标签。 1． 找支点O； 2． 画力的作用线(虚线)； 3． 画力臂(虚线，过支点垂直力的作用线作垂线)； 4． 标力臂(大括号)。 注意：解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 要点五、杠杆计算 分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。(如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。) 知识点一：杠杆的平衡条件 【探究重点】 1． 杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；公式：F1L1＝F2L2。 2． 杠杆平衡是指：杠杆在动力和阻力作用下静止不转或匀速转动叫杠杆平衡. 【例题精讲】 1. (2021·新疆中考真题)如图所示，用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂l阻和动力F动的变化情况是(　　) A．l阻不变，F动变大 B．l阻不变，F动不变 C．l阻变大，F动变大 D．l阻变大，F动不变 【巩固练习】 2. (2021山东泰安二模)一位泰山挑山工用一根长1.8m的扁担挑起货物，如图为扁担示意图，若在扁担的A端挂200N的物体，B端挂300N的物体，挑起重物时使扁担水平平衡，则挑山工肩膀需顶在距A端 　m远的位置(不计扁担的重力)。这时挑山工肩膀需顶在距B端 　 m处。 知识点二：探究杠杆的平衡条件实验 【探究重点】 1． 动力×动力臂＝阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。 2． 杠杆的平衡条件实验 1　 首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。 2　 在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。 3． 杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。 利用杠杆的平衡条件来分析有关问题